问题

在 Java 中，如何使用一个 byte 类型的变量保存多个 boolean 类型的值？

场景

请选择喜爱的球类运动（多选）：

□ 足球	□ 篮球	□ 乒乓球
□ 台球	□ 排球	□ 羽毛球

在如上所描述的场景中，如何使用一个 byte 类型的变量来保存各项是否选中？

回答

常规思路是定义 6 个 boolean 类型的变量，每个变量保存一项的状态, 选中为 true , 否则为 false。

boolean footballIsChecked = false;
...
boolean badmintonIsChecked = false;

在 Java 中，byte 类型的数据使用 8 位进行保存，每一位的值可能是 0 或 1。理论上来讲，byte 类型存储空间的每一位可以表示一个 boolean 类型的值，1 表示 true，0 表示 false。

byte sportCheckedState;
sportCheckedState = 0b0000_0000; //都没选中
sportCheckedState = 0b0000_0001; //选中了足球
sportCheckedState = 0b0000_0010; //选中了篮球

因此，我们的需要解决问题变成了如何将 byte 类型某一位存储空间的值设置为 0 或 1, 如何读取某一位的值。

设置 byte 类型某一位的存储空间的值

如何将某一位的值设置为 0 呢？

0 & 0 = 0
0 & 1 = 0

答：该位和 0 进行 & 运算。

如何将某一位的值设置为 1 呢？

1 | 0 = 1
1 | 1 = 1

答：该位和 1 进行 | 运算。

既然是设置某一位的值，就应该不影响其他位的值。

执行 & 运算时，如何让运算结果和运算数相等？

1 & 0 = 0
1 & 1 = 1

答：当另外一个运算数为 1 时，运算结果和此运算数相同。

执行 | 运算时，如何让运算结果和运算数相等？

0 | 0 = 0
0 | 1 = 1

答：当另外一个运算数为 0 时，运算结果和此运算数相同。

综上，设置某一位为 0 时，进行 & 运算，辅助运算数（另外一个参与运算的数）应该符合这样的规则：目标位为0, 其他位为 1。例如设置最后一位，辅助运算数为 1111_1110 ；

  1 0 1 0
& 1 1 1 0 //辅助运算数
 ----------
  1 0 1 0 //运算结果的前 3 位不变，最后一位设置为 0

  1 0 1 1
& 1 1 1 0 //辅助运算数
 ----------
  1 0 1 0 //运算结果的前 3 位不变，最后一位设置为 0

设置某一位为1 时，进行 | 运算，辅助运算数应该符合这样的规则：目标位为 1, 其它位为 0。例如设置最后一位，辅助运算数为 0000_0001 。

  1 0 1 0
| 0 0 0 1 //辅助运算数
 ----------
  1 0 1 1 //运算结果的前 3 位不变，最后一位设置为 1

  1 0 1 1
| 0 0 0 1 //辅助运算数
 ----------
  1 0 1 1 //运算结果的前 3 位不变，最后一位设置为 1

读取 byte 类型某一位的存储空间的值

和 1 进行 & 时，运算结果和另外一个运算数相同。

1 & 0 = 0
1 & 1 = 1

和 0 进行 & 时，运算结果为0 。

0 & 0 = 0
0 & 1 = 0

为了方便，我们希望 & 运算结果的其他位为 0，根据 0000_0000的运算结果可以推算出目标位的值为 0；根据目标位为 1，其它位的值为 0 的运算结果可以推算出目标位的值为 1。

所以，构造出的辅助运算数应该符合这样的规则：目标位的值为 1，其他位的值为 0。例如，倒数第二位应该选取的辅助运算数为 0000_0010。

  1 0 1 0
& 0 0 1 0 //辅助运算数
 ----------
  0 0 1 0 //运算结果的 1、2、4  位置为 0，第 3 为值为 1 ，即运算数第 3 位值为 1

  1 0 0 0
& 0 0 1 0 //辅助运算数
 ----------
  0 0 0 0 //运算结果的 1、2、4  位置为 0，第 3 为值为 0 ，即运算数第 3 位值为 0

据此，我们可以得出结论：运算结果每一位的值都是 0 时，目标位的值为 0；运算结果存在值不为 0 的位时，目标位的值为 1。

示例

  // 每个状态用一位表示，1 选中， 0 未选中
  private static final byte CHECKED_FOOTBALL = 0b0000_0001;

  private byte state = STATE_VALUE_DEFAULT;

  public void setFootballCheckedState(boolean isChecked) {
    if (isChecked) {
      state = (byte) (state | CHECKED_FOOTBALL);
    } else {
      state = (byte) (state & ~CHECKED_FOOTBALL);
    }
  }

  public boolean footballIsChecked() {
    return (state & CHECKED_FOOTBALL) == CHECKED_FOOTBALL;
  }